基于改进灵敏度分析的有源配电网智能软开关优化配置

随着大量间歇性分布式电源(DG)不断渗透到配电网中,电压越限和双向潮流等问题变得越发严重。智能软开关(SOP)是一种柔性电力电子装置,安装在配电网中用来替代传统联络开关,可以实现快速电压调节和准确潮流控制,从而有效解决DG所带来的相应问题。然而,SOP的投资成本较高,使得SOP选址定容问题显得尤为关键。文中提出一种基于改进灵敏度分析的有源配电网SOP优化配置方法。首先,结合DG出力的时序变化特性,从改善电压分布的角度采用改进灵敏度分析方法优化SOP选址;其次,采用二阶锥规划算法求解在改进灵敏度计算下的SOP选址定容优化模型;最后,在改进的IEEE 33节点配电系统上,对文中提出的优化方法进行分析与验证。算例结果表明,采用文中提出的方法对SOP进行优化配置可有效节省配电网年度综合运行成本和改善系统电压,有利于提高有源配电网运行的经济性和可靠性。

基于Icepak的电网保护装置热设计研究

以某电网保护装置为热设计研究对象,针对国产CPU、FPGA芯片在70℃环境温度运行时超过其最高许用温度的问题,先通过理论模型计算选定自然散热的冷却方式,再利用Icepak仿真软件分析装置内部稳态温度分布情况。通过调整高功耗插件的间隔距离、增加独立风道结构等措施,实现装置内部关键芯片的控温要求,提升了设备可靠性,并在温度实验中得到验证。

保护信息系统IEC 61850建模及CIM扩展的研究与应用

目前变电站保护信息(简称保信)应用主要停留在查看和管理层面,更进一步的高级应用分析需要模型的支持。文中总结了目前主子站保护建模现状,研究了故障诊断、保护定值在线校核等保护信息应用功能对保护建模的要求,分析了IEC 61850标准中一次设备模型、二次设备模型和一二次设备关联关系的表达方法,基于IEC 61850标准保护模型定义,给出了一种主站公共信息模型(CIM)中扩展保护模型的合理方法,并给出了保护模型源端维护、主站应用的流程。所提出的基于IEC 61850标准的保信建模和源端维护方案能够弥补主站CIM中二次部分不足的缺陷,消除主子站模型不一致性,简化工程配置,实现主子站上下贯通,支撑保信主站实现丰富的应用功能。

基于隐枚举法的稳定控制优化切机方法

由于电网规模的迅速发展,故障紧急情况下稳定控制系统切机对象数目的增加,传统基于穷举法的优化切机方法已经不能满足大规模电网稳定控制系统快速切机的要求。为了提高优化切机问题的求解效率,文中提出了基于隐枚举法的优化切机方法。该方法根据优化切机问题的特点制定剪枝策略,能够有效减少枚举过程中需要计算的切机组合数,从而提高了计算效率。切机实例的计算和实际装置的仿真结果表明,文中所述方法能够减少约70%的优化计算时间,实现稳定控制系统的快速切机。

基于软件定义网络的智能变电站网络架构设计

随着智能变电站二次装置标准化、智能化水平的提升,需要有一种更高效、智能的通信网络以满足变电站运行和维护要求,能够实现设备即插即用、智能监测、子网间安全隔离以及设备通用互换。针对智能站网络统一管理、子网间安全隔离以及设备兼容性、互换性的应用需求,提出了一种基于软件定义网络(SDN)技术的变电站网络架构,将IEC61850和OpenFlow协议用于网络架构设计,利用OpenFlow控制器管控和隔离各独立子网,以实现网络设备管理和子网安全隔离。实验结果表明,所提架构可实现流量基于业务类型的精准控制和数据的安全隔离,对于提升变电站运行和维护水平有着非常重要的应用价值。

基于模块化多电平换流器的新型全桥损耗优化调制策略

提出了一种新型全桥损耗优化调制策略,可以平衡子模块中各个半导体开关器件的热应力,提高器件安全裕度,从而提升模块化多电平换流器(MMC)的功率传输能力。首先,对构成MMC的子模块结构进行了分析,从抑制直流侧故障角度出发,选择了全桥子模块作为分析的对象。其次,针对MMC型高压直流输电(MMC-HVDC)系统的各种工况进行了损耗和结温分析,找出了限制MMC功率传输的主要因素。最后,在综合分析的基础上,针对MMC-HVDC系统提出了全桥损耗优化调制策略,该方法可以提升直流传输功率。仿真分析验证了所提出的全桥损耗优化调制策略的有效性。

动态无功补偿装置提高多馈入直流恢复的布点方法

交直流混联系统中交流系统短路故障发生后,由于交流系统电压不能恢复或持续降低而引起多回直流输电系统连续发生多次换相失败甚至闭锁,采用动态无功补偿装置提高多馈入直流换相失败过程中电压恢复。分析了不同地点及程度交流故障下不同补偿装置直流恢复速度,从多馈入直流间相互影响的交互作用因子出发,计及不同直流传输功率故障后对系统稳定性的影响,定义了多馈入直流交互影响权重系数,确定动态无功补偿装置补偿区域边界,考虑动态无功—电压灵敏度以确定动态无功最佳补偿地点,制定了工程实用的多馈入直流系统动态无功补偿装置布点方案。大电网仿真结果表明,在同等容量的动态无功补偿装置下,推荐方案能有效减少交流故障引起的多馈入直流同时换相失败。

大能源思维与大数据思维的融合 (二)应用及探索

前一篇论文诠释了大数据及电力大数据思维。一方面将能源系统作为信息物理系统(CPS)概念中的物理系统,以打通电力系统与一次能源系统及终端能源系统之间的物理藩篱;另一方面,将专用网及互联网共同组成通信环节,打通调度业务与经营业务之间的信息壁垒。通过因果关系型、统计关系型及博弈等行为关系型的数据及相应的大数据技术,物理系统与信息系统融合为信息物理能源系统(CPES)。作为两篇论文的续篇按此观点探索电力(能源)大数据的应用,并通过若干课题的研究,归纳大数据技术对提高能源流在不同时间尺度及空间中的经济性与可靠性的作用与途径。包括:1在原本完全依靠统计分析的过程中加入因果分析手段,以提高前者的适用性与精度;2在原本完全依靠数学模型分析的过程中加入统计分析手段,以提高前者的效率;3综合应用模型分析、相关分析、行为分析与实验经济学仿真分析等手段,开创那些无法单独采用一种分析手段有效探索的研究领域,例如大能源系统与自然环境、社会环境、市场经济、政策等非能源环节的交互影响。

电力系统防恶意信息攻击的思考

1问题的提出和研究意义 现代电力系统已经发展为由物理电力系统和信息通信系统构成的复杂耦合网络系统。已有研究表明,无论是电力系统本身,还是信息通信系统中的部件发生故障或是被攻击,都可能导致整个耦合网络的瘫痪。数据采集与监控（SCADA）系统就极易受到攻击。

计及送受端新能源和负荷相关性高压直流功率修正方法

近年来,中国高压直流输电技术的快速发展,为中国跨区消纳新能源电力提供了有效手段。在研究新能源出力特性基础上,基于相关系数法研究了高压直流送端电网新能源和受端电网负荷之间的相关性,在保证直流联络线日交易电量不变的前提下,建立了直流有功功率修正量数学模型,考虑了直流功率调整的各种约束条件,提出计及送受端新能源和负荷相关性的高压直流功率修正方法,以促进新能源消纳并提高直流输电通道利用率。并基于某在运跨区高压直流送受端电网的实际调度运行数据开展算例分析,验证所提方法的有效性。

电力线和无线双媒质通信系统的自适应中继协议

综合考虑混合媒质通信和中继协作技术,研究了无线移动接入、无线和电力线并行传输的系统。利用多维对数正态近似算法以及终端信噪比的矩生成函数,分别推导出系统采用放大前传(AF)和译码前传(DF)时中断概率的闭合解析式;为了有效克服AF和DF中继协议的缺点,提出了自适应中继协议,即根据信道通信质量动态选择AF或者DF中继协议,并给出了具体的实现步骤;最后采用蒙特卡洛仿真验证了理论分析的有效性和可靠性。理论和仿真结果表明,与AF和DF中继协议相比,所提出的自适应中继协议在低信噪比区域和高信噪比区域均能获得较好的通信质量。

基于深度强化学习的激励型需求响应决策优化模型

随着中国电力市场化改革的推进,售电侧市场逐步开放,售电商可以聚合大量的分散负荷参与电力市场环境下的需求响应。文中提出以售电商和用户综合收益最大化为目标的基于深度强化学习的激励型需求响应建模和求解方法。首先,建立售电商和用户的需求响应模型,通过引入时间-价格弹性,改进现有的用户响应模型,考虑用户对相邻时段补贴价格差的反应。然后,基于马尔可夫决策过程框架构建补贴价格决策优化模型,并设计基于深度Q学习网络的求解算法。最后,以1个售电商和3个不同类型的用户为例进行仿真计算,通过分析算法收敛性和对比不同模型及参数下的优化结果,验证了改进模型的合理性和生成策略的有效性,并分析了激励型需求响应对售电商以及用户的影响。

基于安全约束机组组合的中长期电量安全校核两阶段优化

为量化评估中长期电量计划和交易合同可能对电网运行带来的安全风险,解决电量合同执行的受限因素定位与调整难题,提出了一种基于安全约束机组组合的中长期电量安全校核两阶段优化方法。阶段1严格考虑电厂的电量约束,以断面潮流越限量最小为目标建立电量校核优化模型,获得电量约束下的最优机组组合方案;阶段2则考虑电网运行约束,建立电量安全校正优化模型,通过调整机组组合方案来消除断面越限。通过统筹电力电量平衡和电网安全的两阶段优化调度,获得电量合同的可执行性结论,以及不可行时的原因定位和调整方案。实际系统算例分析验证了该方法的有效性和实用性。

基于热电子发射原理的高温发电装置

对基于热电子发射原理的高温发电装置进行了文献综述,详细介绍其基本原理、主要研究进展以及目前存在的问题和可能的解决办法。

基于SDH的电力ASON性能和功能测试

针对电力系统广域保护业务对通信网络的安全性和可靠性的高要求,根据电力系统业务的功能需求及保护传输链路的路由约束规则,建立一种电力自动交换光网络(ASON)测试模型。在此基础上进行性能及功能测试用例的设计,并给出不同制造商在ASON中基于电力ASON测试模型的性能和功能测试案例及结果分析,有效验证制造商产品对于电力业务功能设计的符合性和可靠性,避免潜在应用风险。

电力调度数据网资源统一的自动化测试框架设计与实现

电力数据网对其硬件资源的安全性和可靠性有着很高的要求。而随着电力数据网的飞速发展,其对硬件资源的需求量也不断增加。为保障电力数据网的稳定高效运行,需要通过对硬件资源进行测试筛选出合格的硬件设备。然而,传统电力调度数据网测试,采用完全人工方式,存在测试效率低、仪器资源调度困难等问题,在时间效率上无法满足电力数据网的发展需求。为此,提出了一种针对电力数据网资源的统一自动化测试方法。通过对实际试验资源及测试业务进行抽象,将虚拟化技术与自动化测试技术和软件质量管理融合,设计了一个可对资源进行统一调度的数据网自动化测试框架。以路由震荡为典型测试案例,对所提出的自动化测试方法进行了实验验证,结果表明该测试方法的性能达到了预期并具有良好的可行性。

基于迁移学习的小样本输电线路巡检图像处理方法

电力巡检无人机提供大量的巡检图像,但由于电力设备故障稀少,其中只有少量的设备缺陷故障图像可供使用。为了提高设备缺陷故障识别精度并减少训练过拟合问题,首先介绍了基于迁移学习的小样本电力巡检图像处理方法,通过图像裁剪、翻转、旋转等数据增强技术对小样本图像进行扩充,同时采用生成对抗网络(GAN)来扩充基础样本;并使用迁移学习技术,将基于大规模图像数据的预训练深度卷积模型进行定制,调整该神经网络模型的输入层和最后两层参数,并对超参进行调优。实验结果表明,巡检设备故障(如导线断股和绝缘子串脱落等)准确匹配度近95%,证明了小样本学习和迁移学习在输电线路巡检图像处理中具有可行性。

大规模MIMO系统中动态迁移导频分配

大规模多输入多输出(MIMO)技术是5G的关键技术之一,由导频资源有限引起的导频污染是制约其发展的主要瓶颈之一,为此必须对宝贵的导频资源进行合理地分配以减小导频污染。已有的导频分配方案大多考虑静态导频分配,无法很好地适应用户位置不断变化的移动通信环境。文章针对大规模MIMO系统中用户移动时的导频分配问题,提出了一种动态迁移导频分配方法。该方法在两个相邻时隙间仅针对移动幅度较大的用户进行额外的导频优化,根据分配方案选择一个用户与之进行导频交换,对于其他的用户不改变原分配导频。复杂度分析及仿真结果表明,该算法相较于传统的导频分配方法可以显著地降低计算复杂度,并且与传统的导频分配方法具有相近的频谱效率,具有较高的实用价值。

电力系统网络及设备的SDN演进研究

智能电网的建设发展催生了大量的电力新业务,电力系统网络和设备面临巨大的挑战,传统的网络和设备逐渐跟不上电力新业务的发展。在分析电力系统业务与网络设备发展现状以及SDN/NFV技术特点的基础上,将电力系统网络设备划分为两种模型:传统网络设备模型和SDN/NFV网络设备模型,提出了电力系统网络及设备在控制平面和数据平面的演进原则,总结了电力系统网络及设备的演进方向,给出了电力系统内应用SDN/NFV网络设备模型的应用案例设计和分析,为电力系统网络及设备的发展及建设提供参考。

基于混合深度学习的调度数据网流量预测技术研究

电力调度业务产生的数据波动性大且随机性强,在优先级、实时性和稳定性上的要求均高于其他业务,对其数据流量进行准确预测将有效保障电网的安全可靠运行。但是,因为传统运维手段应变力不足且依赖人工优化,所以在运维效率和预测准确性上均无法满足电力调度业务的发展需求。为解决上述问题,将信号分解技术与深度学习技术相结合,构建了一种能对电力调度数据网未来15天流量值与变化趋势进行预测的算法模型。该模型首先使用变分模态分解法自动分解复杂流量在不同时间维度下的特征,然后基于长短期记忆网络模型对所有分解后的子序列进行预测,最后基于各子序列预测值进行聚合叠加给出最终预测结果。使用某省级电力调度数据集对模型效果进行验证,该数据集包含骨干大区和信息大区中长达6个月的电力调度数据。结果表明该模型在调度数据网流量预测中的准确性优于其他时序预测方法,同时在实际场景下具有良好的可行性。